一种无人潜航器、水下无线充电装置及充电方法制造方法及图纸

本发明专利技术一种无人潜航器、水下无线充电装置及充电方法，无人潜航器包括：无人潜航器本体、动力电池以及无线充电接收系统；水下无线充电装置，包括：壳体、导轨单元、发射线圈、辅助线圈、第二控制器、整流滤波电路、逆变电路、发射谐振单元、补偿网络以及供电电源；采用科学的水下无线充电方法，大大增强了水下无线充电的可操作性，提高了水下无线充电的传输效率；隐蔽性高，结构简便，各单元配件检修替换方便快捷，适合推广应用。

An unmanned submersible, underwater wireless charging device and charging method

【技术实现步骤摘要】
一种无人潜航器、水下无线充电装置及充电方法
本专利技术涉及水下无线充电
，尤其是一种无人潜航器、水下无线充电装置及充电方法。
技术介绍
潜航器可以代替潜水员进行沉船打捞、深水勘探以及水下电缆铺设等作业和施工；随着潜航器的相关技术发展相对成熟，无人潜航器在军事领域的重要价值才日渐被人们重视，美海军水文和海洋单位使用配备有大量传感器的UUV绘制海床图，为潜艇和两栖作战计划提供必要数据；无人潜航器也用于搜救、情报、监视和侦察任务；同时，美国已经开始测试一种新型深海UUV用于跟踪敌方潜艇，开发时序要求严格的打击能力也成为一种实际可能。它可作为诱饵将敌潜艇诱骗离开舰艇编队，在其他兵器协同下进行围歼；可对水面、水下目标进行侦察或敌侦察进行反侦察，或者作为潜艇的外部声传感器平台，扩大潜艇的搜索和侦察范围或组成反潜警戒线；可深入敌布设的水雷区绘制雷区图，引导己方舰艇安全通过雷区或为己方扫/猎雷舰提供支援；可布放水雷并对己方所布水雷区；无人潜航器不用惧怕恶劣的水文环境和海底极高的危险度，可以长时间、高密级地侦察搜集水中的各种情报，是未来战争当之无愧的“海底侦察兵”；目前的水下无人潜航器，应用范围不断得到扩充，但是各国发展无人潜航器时普遍受到缺乏高能长效电池、动力不足，航行时间与半径有限的困扰，而且现有无人潜航器浮出水面进行充电蓄能操作时，耗时较高，也容易暴露自身目标，不利于特种作业的隐蔽性需求；这就产生了水下充电技术，以此达到隐蔽和提高工作效率的目的，目前，水下充电技术主要分为两大类：第一、湿插拔输电接口连接水下装置与电源来进行充电；该充电方式存在诸多实际应用缺陷，例如：①对接操作复杂，容易引发对接操作时的安全隐患；②湿插拔系统整体安装价格昂贵，不利于推广；③湿插拔技术后期维护复杂，难度较高，容易产生漏电隐患；第二、水下无线充电技术，很好的解决了水下无线充电时，需要接头插拔的安全隐患，但水下无线充电不同于地面无线充电技术，水下无线充电技术难点较大，包括：水下的线圈对位是三维立体空间对位，不同于路面汽车无线充电的二维对位，而且远距离引导无法使用GPS、蓝牙、红外线等对位方式，上述信号均不适合水介质的穿透效应，使得水下引导与精确对位成为水下无线充电的一大难题；为了克服水下无线充电时，保证精确对位的充电难题，现有技术中，申请号为：201810457676.1的专利技术专利，专利技术名称为“水下无线充电机器人、水下无线充电方法及系统”，该专利技术采用第一定位单元和第二定位单元，分别利用生定位与视觉定位技术，为水下不便移动的设施充电，达到其所述的精确对位，但该专利设计，文字描述结合附图可以发现，存在诸多设计不足：①水下机器人水下无线充电是三维空间，立体对接，参照其说明书附图6及文字描述可知，该专利理想化为水下无线充电为二位平面对齐，无需立体三维对齐，很显然，水是流动的液态，而不是陆地上的平面；②该专利的第二定位单元采用水声定位或者光学定位，其未考虑到水声定位的误差较大，而光学定位时，水下是黑色的，并不像路面的可见光那样可以看到待对位的状态，根本实现不了其所阐述的精确定位；(即便开强光灯照射，这也违背了水下充电对隐蔽保密性的要求)。③该专利完成其所为对位后，便利用磁耦合等无线充电技术开启充电，水流是运动的，如何保证带充电装置的固定不动？需要不停地重复开启推进模块持续动作，该定位方式过于复杂，难于实现精确定位；现有技术中为了保证无线充电的实现，还有一种专利技术专利，申请号为：201610179703.4，专利技术名称为“一种自主水下航行器在水下无线充电设备”，该专利通篇介绍了各种无线充电的连接关系，如何实现发射线圈与接收线圈的无线充电原理，但对于真正实现水下无线充电而言，该专利存在诸多公开不充分与设计不合理之处，例如：①所述的自主水下航行器和水下充电装置通过捕捉机械臂进行连接；捕捉机构用于捕捉所述捕捉机械臂；该专利将水下三维的复杂对位情况如此一带而过，结合说明书附图，无法发现进一步的实现水下三维对准的具体技术描述，尤其说明书附图2，就是现有无线充电技术的在举例；通篇都无法实现水下的无线充电对位；②捕捉机构如何捕捉机械臂？因为不同规格型号的水下待充电装置，体积与形状不同，又是如何实现机械臂的捕捉判断位置操作？③通过航行器的捕捉机械臂与水下充电装置的捕捉机构完成水下对接，锁定机构实现最终定位，发射线圈与接收线圈的精确定位如何完成？专利技术人并未考虑水下对位更复杂，是三维对位，而且远距离引导用不了GPS，未考虑现有陆地可用的定位方法基本不管用的前提。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种无人潜航器、水下无线充电装置及充电方法，该专利技术通过万相连接的设计结构，达到固定后再精确定位的逆向结构结构设计，配合科学规划的充电方法，使得无线充电的效率大大提高，并能匹配各种型号的潜航器进行无线充电操作，隐蔽性好，实施容易，维护方便，适合推广。一种无人潜航器、水下无线充电装置及充电方法，其中：一种无人潜航器，包括：无人潜航器本体、动力电池以及无线充电接收系统；所述动力电池的一端与所述无人潜航器本体的一端电连接，所述动力电池的另一端与所述无线充电接收系统的一端电连接；进一步的，所述无线充电接收系统用于向所述动力电池提供充电电力，所述动力电池用于向所述无人潜航器本体提供电能动力；所述动力电池设置于所述无人潜航器本体内；作为一种举例说明，所述无人潜航器本体用于完成海底测绘、军事侦察以及海底光缆、电缆的巡检任务；作为一种举例说明，所述无人潜航器自带有声呐系统；进一步的，所述无线充电接收系统包括：接收单元、负压单元、伸缩单元、万向连接头以及吸盘结构；其中，所述接收单元包括：外壳、接收线圈、第一控制器、接收谐振单元以及整流单元，所述第一控制器用于控制所述接收谐振单元以及整流单元，并可控制无人潜航器本体自带声呐系统的定位工作，同时监控所述动力电池的电量；所述接收线圈、第一控制器、接收谐振单元以及整流单元设置于所述外壳内；进一步的，所述接收谐振单元的一端与所述接收线圈的一端电连接，所述接收谐振单元的另一端与所述整流单元的一端电连接，所述整流单元的另一端与所述动力电池的另一端电连接，用于将从所述接收谐振单元传递来的交流电变为直流电，并输送给所述动力电池；进一步的，所述外壳为中空结构，所述外壳的中空结构一端与所述万向连接头的一端密闭连通，所述外壳的中空结构的另一端密闭的连通有所述吸盘结构；进一步的，所述伸缩单元的一端密闭的连通在所述无人潜航器本体一侧，所述伸缩单元的另一端密闭的连通在所述万向连接头的另一端，所述伸缩单元为多节可电动伸缩的中空结构，所述伸缩单元的中空结构与所述负压单元连通；进一步的，所述万向连接头为中空结构的万向动作连接单元，可保证所述吸盘结构无需完全平行于发射线圈的非金属壳体，即可完成良好的吸附动作，大大增加了无人潜航器与水下无线充电装置对接固定的简易性；进一步的，所述负压单元用于产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人潜航器，其特征在于，包括：无人潜航器本体、动力电池以及无线充电接收系统；所述动力电池的一端与所述无人潜航器本体的一端电连接，所述动力电池的另一端与所述无线充电接收系统的一端电连接；所述无线充电接收系统用于向所述动力电池提供充电电力，所述动力电池用于向所述无人潜航器本体提供电能动力；所述动力电池设置于所述无人潜航器本体内；所述无线充电接收系统包括：接收单元、负压单元、伸缩单元、万向连接头以及吸盘结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人潜航器，其特征在于，包括：无人潜航器本体、动力电池以及无线充电接收系统；所述动力电池的一端与所述无人潜航器本体的一端电连接，所述动力电池的另一端与所述无线充电接收系统的一端电连接；所述无线充电接收系统用于向所述动力电池提供充电电力，所述动力电池用于向所述无人潜航器本体提供电能动力；所述动力电池设置于所述无人潜航器本体内；所述无线充电接收系统包括：接收单元、负压单元、伸缩单元、万向连接头以及吸盘结构。


2.根据权利要求1所述的一种无人潜航器，其特征在于，所述无人潜航器自带有声呐系统。


3.根据权利要求2所述的一种无人潜航器，其特征在于，所述接收单元包括：外壳、接收线圈、第一控制器、接收谐振单元以及整流单元，所述第一控制器用于控制所述接收谐振单元以及整流单元，并可控制无人潜航器本体自带声呐系统的定位工作，同时监控所述动力电池的电量；所述接收线圈、第一控制器、接收谐振单元以及整流单元设置于所述外壳内；所述接收谐振单元的一端与所述接收线圈的一端电连接，所述接收谐振单元的另一端与所述整流单元的一端电连接，所述整流单元的另一端与所述动力电池的另一端电连接，用于将从所述接收谐振单元传递来的交流电变为直流电，并输送给所述动力电池；所述外壳为中空结构，所述外壳的中空结构一端与所述万向连接头的一端密闭连通，所述外壳的中空结构的另一端密闭的连通有所述吸盘结构；所述伸缩单元的一端密闭的连通在所述无人潜航器本体一侧，所述伸缩单元的另一端密闭的连通在所述万向连接头的另一端，所述伸缩单元为多节可电动伸缩的中空结构，所述伸缩单元的中空结构与所述负压单元连通。


4.根据权利要求3所述的一种无人潜航器，其特征在于，所述万向连接头为中空结构的万向动作连接单元，可保证所述吸盘结构无需完全平行于发射线圈的非金属壳体，即可完成良好的吸附动作。


5.根据权利要求4所述的一种无人潜航器，其特征在于，所述负压单元用于产生吸附压，带动伸缩单元的中空结构，进而带动所述吸盘结构吸附在所述发射线圈的非金属壳体上；所述整流单元与所述动力电池的电连接采用可伸缩的软电缆盘结构实现，软电缆盘在具备弹性回力的电缆盘上，软电缆的一端通过电缆盘与所述动力电池电连接，软电缆的另一端与接收线圈电连接，软电缆在所述伸缩单元的中空结构中随其伸缩进行同步联动，所述软电缆两端接头密闭防水；所述软电缆外保护层采用绝缘防水材质，因设置于所述伸缩单元中，有效的降低了外界游动物体对其可能产生的刮断影响，而且大大减少了无线充电时水压对电缆可能造成的水压破坏。


6.一种水下无线充电装置，其特征在于，包括：壳体、导轨单元、发射线圈、辅助线圈、第二控制器、整流滤波电路、逆变电路、发射谐振单元、补偿网络以及供电电源；所述整流滤波电路的一端与所述供电电源的一端电连接，所述整流滤波电路的另一端与所述逆变电路的一端电连接，所说逆变电路的另一端与所述发射谐振单元的一端电连接，所述发射谐振单元的另一端与所述补偿网络的一端电连接，所述补偿网络的另一端与所述发射线圈的一端电连接；当所述供电电源流入所述整流滤波电路后，将交流电转换为直流电，直流电再经所述逆变电路逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀坤，
申请(专利权)人：北京涌阔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11